Для чего нужен стартер в люминесцентных лампах
Несмотря на бурное развитие полупроводниковых технологий, люминесцентные лампы (ЛЛ) используются широко. Один из основных узлов, обеспечивающих работу источников света этого типа, – стартер. В этой статье мы разберемся, что такое стартер для ламп, для чего он нужен и как работает.
Что это за устройство? Для чего стартер вообще нужен? Чтобы разобраться в этом вопросе, выясним, что такое люминесцентная лампа, как она работает и чем отличается от источников света других типов.
Схема включения люминесцентной лампы
Кратко рассмотрим принцип работы люминесцентной лампы. Конструктивно ЛЛ представляет собой стеклянную колбу в форме трубки, в концы которой запаяны два электрода. Трубка заполнена смесью инертных газов с примесью паров ртути. Изнутри она покрыта слоем люминофора – вещества, способного излучать видимый свет при облучении ультрафиолетом.
При подаче на электроды лампочки в колбе начинается тлеющий разряд, заставляющий атомы ртути излучать ультрафиолет. Последний воздействует на люминофор, заставляя его ярко светиться.
С первого взгляда все просто, на практике – сложнее. В холодной лампе практически вся ртуть сконденсирована в виде капелек, осевших на колбе. При этом сопротивление газовой среды между электродами настолько велико, что при подаче рабочего напряжения на лампу разряда не возникнет. Чтобы его создать, выполняют следующие условия:
Эти задачи исполняет стартер с электромагнитным дросселем. Они являются обязательными элементами любого люминесцентного светильника. Взглянем на классическую схему подключения люминесцентной лампы со стартером и дросселем.
Схема светильника с ЛЛ
При включении светильника контакты стартера замыкаются. Начинается подогрев спиралей электродов, которые оказываются подключенными последовательно с дросселем к сети. Как только спирали разогреваются, стартер размыкает цепь. На электродах лампы за счет самоиндукции в дросселе появляется импульс высокого (800 – 1 000 В) напряжения, зажигающего лампу.
В трубке начинается разряд, который переводит ртуть в парообразное состояние. Это снижает сопротивление газового промежутка. Теперь ЛЛ функционирует при более низком напряжении – рабочем.
Электромагнитный дроссель кроме запуска лампы исполняет еще одну важную функцию. Благодаря большому реактивному сопротивлению он ограничивает ток через колбу ЛЛ, не давая тлеющему разряду перейти в неуправляемый дуговой. Поэтому дроссели называют балластами.
Устройство и принцип работы
Влияние стартера на люминесцентную лампу мы выяснили, осталось разобраться в принципе его работы. Откуда устройство знает, сколько времени греть спирали? Как определяет, что лампа зажглась и в нем больше не нуждается? Взглянем на конструкцию стартера.
Дроссель для ламп дневного света — схема подключения, как проверить исправность и запуск с дросселем и без
- 1 – электрод из биметалла;
- 2 – неподвижный электрод;
- 3 – стеклянная колба, заполненная неоном;
- 4 – выводы электродов;
- 5 – конденсатор;
- 6 – защитный кожух (корпус);
- 7 – цоколь.
Какие бывают стартеры для ламп
Как работает стартер, мы разобрались. Осталось выяснить, какими они бывают и чем отличаются друг от друга. Прежде всего, необходимо знать, что кроме того пускового устройства, работу которого мы разобрали, существует еще один вид стартеров – электронные. Они выполняют те же задачи, но собраны на электронных компонентах – диодах, тиристорах, транзисторах, конденсаторах и т. п.
Электронный стартер
В чем отличие такого решения от классического с газоразрядной лампочкой? Вот основные преимущества электронной схемы:
- Больший срок службы. Электронное пусковое устройство не имеет механических контактов, которые подгорают, и биметаллических пластин, имеющих свойство «уставать». В результате срок службы электронного устройства в несколько раз выше обычного газоразрядного.
- Отсутствие помех. Бесконтактная конструкция излучает минимум электромагнитных помех, а значит, практически не влияет на работу чувствительной аппаратуры.
- Увеличивает ресурс ЛЛ. Электронное пусковое устройство прогревает спирали оптимальным током и строго заданное время. В результате лампа легче «стартует», спирали ее электродов не разрушаются от перегрева или холодного пуска.
- Отключение старой лампы. Если ЛЛ выработала ресурс и запускается с трудом (как вариант – запускается и тут же гаснет), то стартер отключает ее от сети.
- Защита от перегрузки. Если ток через спирали превышает допустимый, стартер отключает светильник. Это позволяет избежать перегрева дросселя и возгорания при неисправности светильника.
- Широкий диапазон рабочих температур. Электронный вариант способен работать в жестких температурных условиях – от -30 до +85 °С. Это позволяет использовать его в уличных светильниках и на объектах с тяжелыми температурными условиями.
Стоимость намного выше (до 10-20 раз) газоразрядного стартера. Так что смысл в замене газоразрядного пускового устройства на электронное не всегда есть.
Не следует путать электронный стартер с электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА). Первый играет роль пускового устройства и работает с электромагнитным балластом. Второй совмещает балласт и схему пуска. Он используется взамен дросселя и стартера как их электронный аналог.
Теперь об общих отличиях всех стартеров независимо от их конструкции. Пусковые устройства для люминесцентных ламп различают по двум основным характеристикам.
По рабочему напряжению. Как мы выяснили, напряжение зажигания стартера должно быть ниже питающего светильник, но выше рабочего напряжения лампы. В противном случае лампа не запустится (напряжение сети ниже) или стартер не отключится после пуска ЛЛ (рабочее напряжение лампы выше).
Схема
Стандартная схема подключения люминесцентной лампы значительно сложнее, нежели процесс включения традиционной лампы накаливания.
Требуется применять особые пусковые устройства, качественные и мощностные характеристики которых оказывают непосредственное влияние на сроки и удобство эксплуатации осветительного прибора.
Схема подключения люминесцентных ламп без дросселя и стартера
В настоящее время практикуется несколько схем подключения, которые отличаются не только по уровню сложности выполняемых работ, но и набором используемых в схеме устройств:
Второй вариант подключения предполагает генерирование высокочастотного тока, а сам непосредственный запуск и процесс работы осветительного прибора запрограммированы электронной схемой.
Чтобы правильно выполнить подключение осветительного прибора, необходимо знать устройство дросселя и стартера, а также учитывать правила подключения такого оборудования.
Стартера для люминесцентных ламп: для чего нужен, схема включения, конденсатор, типы и виды, устройство и принцип работы
- на электроды, расположенные на цокольных штырях, подаётся напряжение;
- высокое сопротивление газовой среды в лампе провоцирует поступление тока через стартер с образованием тлеющего разряда;
- ток, проходящий через электродные спирали, в достаточной степени прогревает их, а разогретые стартерные биметаллические контакты замыкаются, что прекращает разряд;
- после остывания стартерных контактов происходит их полное размыкание;
- самоиндукция вызывает возникновение импульсного напряжения дросселя, достаточного для включения освещения;
- проходящий через газовую среду ток уменьшается, а полное отключение стартера обуславливается недостаточностью напряжения.
Применение умножителей напряжения
Способ дает возможность включать ЛЛ без электромагнитного балласта, но применяется преимущественно для продления жизни лампам. Схема включения сгоревших люминесцентных ламп позволяет им проработать еще некоторое время, если мощность не превышает 20-40 Вт. При этом нити накала могут быть как целыми, так и перегоревшими. В обоих случаях выводы каждой нити накала нужно закоротить.
После выпрямления напряжение удваивается, и лампа загорается моментально. Конденсаторы С 1 , С 2 выбираются под рабочее напряжение 600 В. Их недостаток заключается в больших габаритах. Конденсаторы С 3 , С 4 устанавливают слюдяные на 1000 В.
ЛЛ не предназначена для питания постоянным током. Со временем ртуть скапливается около одного из электродов, и свечение ослабевает. Для его восстановления изменяют полярность, перевернув лампу. Можно установить переключатель, чтобы ее не снимать.
Принцип действия стартера
Несмотря на технический прогресс и все преимущества электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА), и по сей день часто встречается схема включения с дросселем и стартером. Напомним, как она выглядит:
Люминесцентная лампа — это колба, которая конструктивно выполняется как прямая и закрученная трубка, наполненная парами ртути. На её концах расположены электроды, например, спирали или иглы (для изделий с холодным катодом, которые используются в подсветке мониторов). Спирали имеют два вывода, к которым подается питание, а стенки колбы покрыты слоями люминофора.
Принцип работы стандартной схемы подключения люминесцентной трубки с дросселем и стартером довольно прост. В первый момент времени, когда контакты стартера холодны и разомкнуты – между ними возникает тлеющий разряд, он нагревает контакты и они замыкаются, после чего ток течет по такой цепи:
Фаза-дроссель-спираль-стартер-вторая спираль-ноль.
В этот момент под воздействием протекающего тока разогреваются спирали, при этом остывают контакты стартера. В определенный момент времени контакты от нагрева изгибаются и цепь разрывается. После чего, за счет энергии, накопленной в дросселе, происходит всплеск напряжения и в лампе возникает тлеющий разряд.
Такой источник света не может работать напрямую от сети 220В, потому что для ее работы нужно создать условия с «правильным» питанием. Рассмотрим несколько вариантов.
Особенности электронной схемы – современный вариант
По сравнению с ЭмПРА электронный балласт обладает большими преимуществами:
высокая экономичность и надежность;бережно прогревает электроды и плавно включает лампочки;малый вес, компактность;самостоятельно адаптируется под светильник;низкие температуры не влияют на работоспособность.
Рекомендуем: Водяной теплый пол своими руками: устройство и монтаж теплого водяного пола, пошаговая инструкция
К недостаткам относят несколько усложненную схему подключения. Ошибки в монтаже недопустимы – не только не засветится лампочка, но и устройство выйдет из строя.
Полупроводниковый балласт можно установить вместо электромагнитного. Как это сделать, показывает видео.
Схема подключения люминесцентной лампы
- Дроссель.
- Колба лампы.
- Люминесцентный слой.
- Контакты стартера.
- Электроды стартера.
- Корпус стартера.
- Биметаллическая пластина.
- Газ.
- Нити накала лампы.
- Ультрафиолетовое излучение.
- Ток разряда.
Дело в том, что стартеры периодически выходят из строя, а дроссели перегорают. Всё это стоит не дешево, поэтому есть несколько схем для подключения светильника без этих элементов. Одну из них вы видите на рисунке ниже.
Диоды можно выбирать любые с обратным напряжением не менее 1000В и током не меньше чем потребляет светильник (от 0,5 А). Конденсаторы выбирайте с таким же напряжением в 1000В и ёмкостью 1-2 мкФ
Обратите внимание, что в этой схеме включения выводы лампы замкнуты между собой. Это значит, что спирали в процессе зажигания не участвуют и можно использовать схему для розжига ламп, где они перегорели
Примечание: во время экспериментов учтите, что запуск люминесцентных источников света в холодное время года всегда осложнен.
На видео ниже наглядно показано, как запустить люминесцентную лампу, используя диоды и конденсаторы:
Есть еще одна схема подключения люминесцентной лампы без стартера и дросселя. В качестве балласта при этом используется лампочка накаливания.
Лампу накаливания использовать на 40-60 Вт, как показано на фото:
Альтернативой описанным способам является использование платы от энергосберегающих ламп. Фактически это тот же ЭПРА, что используется с трубчатыми аналогами, но в миниатюрном формате.
На видео ниже наглядно показано, как подключить люминесцентную лампу через плату энергосберегающей лампы:
Подключение без стартера
Схема ЭПРА в своем составе стартера не имеет изначально.
Однако и в схемах с дросселем можно обойтись без него. Собрать рабочую схему поможет включенный последовательно подпружиненный выключатель – проще говоря, кнопка. Кратковременное включение и отпускание кнопки обеспечит соединение похожее по действию на стартерный пуск.
Важно! Включаться такой безстартерный вариант будет, только при целых нитях накаливания.
Бездроссельный вариант, в котором также отсутствует стартер, может быть осуществлен разными способами. Один из них показан ниже.
На схеме представлен двухполупериодный диодный умножитель напряжения.
Электроды закорачиваются, к ним подключается однопроводная линия. Напряжение будет около 600 В, чего достаточно, чтобы между ними в газовой среде протекал постоянный ток.
Собранный по таким схемам бесстартерный блок питания способен заставлять светиться даже устройства с перегоревшими спиралями электродов.
Схема подключения люминесцентной лампы: с дросселем, со стартером, устройство
Блиц-советы
- Схема подключения без дросселя позволяет использовать неисправные лампы с выгоревшими цепями накала. Но такое подключение требует использования активного балласта, что негативно сказывается на экономичности работы светильника;
- Современные люминесцентные лампы используют электронную систему питания. Она позволяет значительно увеличить ресурс источника света;
- Люминесцентные источники света, питающиеся от сети с частотой 50 Гц, могут негативно влиять на зрение (мерцание). Все современные компактные модели используют работающие на высоких частотах электронные источники питания, что позволяет полностью избавиться от мерцания;
- В случае использования схемы без дросселя колбу люминесцентного источника света рекомендуется переворачивать 1-2 раза в месяц, чтобы избежать появления черного налета на внутренней поверхности стекла;
- В продаже можно найти люминесцентные лампы любого типа свечения: холодного, белого, теплого. Длина волны видимого излучения зависит от состава люминофора, нанесенного на внутреннюю поверхность колбы.
Все права защищены © 2015-2022 HouseTronic.ru. Копирование материалов без указания активной ссылки на наш сайт запрещено.
Схема подключения люминесцентной лампы с дросселем и стартером, с двумя лампами
- Играет роль балласта для контроля тока, проходящего через лампу. Это необходимо для нормальной и безопасной работы всего устройства;
- Служит пусковой индуктивностью, с помощью которой формируется запускающий импульс высокого напряжения;
- Сглаживает пульсации питающей сети.
Характеристики
- спектр мощности лампочки — от 10 до 90 ватт (для бытового пользования);
- среднее напряжение — 220 и 127 В;
- температура плавления вольфрама — 6000К;
- световой луч — может превышать 100 Лм/1Вт;
- параметры цоколя — 1E14 и стандарт E27;
- размер сосуда — 14, 18, 28, 38мм;
- срок эксплуатации — от 10000 до 35000 часов;
- КПД свыше 20%.
В начале работы появляются свободно перемещающиеся электроны. Это начинается во время включения рабочего переменного напряжения в зонах около вольфрамовых нитей внутри колбы.
Вольфрамовые нити из-за того, что покрыты пленкой из тяжёлых металлов по мере накаливания выполняют эмиссию электронов. Внешнего напряжения будет не хватать для получения электронного потока. Во время перемещения эти свободные частицы выталкивают электроны с краев атомов инертного газа (аргон). После этого они начинают также перемещаться хаотично.
Далее в итоге совместной деятельности стартера и электромагнитного дросселя получаются условия для повышения силы тока и получение тлеющего разряда аргона. Далее начинается световой поток.
Перемещающиеся атомы обладают необходимой кинетической энергией, которая нужна для перевода электронов паров ртути, которая есть в составе ЛЛ на более высокую орбиту. Получение яркого света получается в слое люминофора, который покрывает внутреннюю часть лампочки.
Как работает экономка
- параллельно установить стартер к выступающим боковым контактам на краях люминесцентной лампочки. Эти контакты похожи на куски нитей накаливания вакуумной колбы;
- теперь на контакты необходимо начать подсоединять дроссель;
- к этим контактам подсоединить конденсатор, непоследовательно, а параллельно. Из-за этого конденсатору будет возмещаться реактивная мощность и уменьшаться помехи в электросети.
Устройство
Колба лампочки производится из кварцевого стекла. В начале работы на производстве из колбы выкачивают воздух и создают вакуумную среду, а потом она наполняется смесью инертного газа с добавлением ртути. Последняя должна быть в газообразном состоянии, потому что внутри высокое давление.
Поверхность колбы изнутри покрывается фосфоресцирующим веществом, оно перерабатывает энергию ультрафиолетового света в видимый человеческому глазу луч.
К концам электродов лампочки подсоединяется переменное напряжение сети. Нити из вольфрама покрываются тяжелым металлом, который во время работы испускает электроны. В основном используются цезий, барий, талий. Дроссель похож на катушку, у которой высокая величина магнитной проницаемости.
Электрод
Наружной частью электрод спаивается с цоколем. Из сосуда начинают обильное откачивание всего воздуха с помощью штенгеля, который находится в одной из ножек c электродами. Далее начинается наполнение вакуумной среды инертными газами c добавками ртути.
На определенные виды электродов обязательно напыляют активирующее вещество, например оксид бария, талия или кальция.
Атом ртути
В люминесцентную лампу добавляют немного ртути, которая превращается в пар во время розжига разряда, и некоторую часть аргона, которая помогает повышению срока эксплуатации изделия и улучшению условий для оживления атомов ртути.
При включении устройства к сети подается электрический разряд, оживляющий работу паров ртути. Тонкая пленка люминофора активизируется под воздействием света паров ртути.
Стеклянная трубка
Трубка из стекла может иметь различный диаметр. Сила светового потока может быть разной, это зависит от мощности люминесцентной лампы. Для ее правильной работы необходим стартер дроссельного вида.
Внимание! Температура в трубке не должна быть свыше 55 градусов. Поэтому данную лампу нельзя применять в промышленных горячих цехах.
Люминофор
Самой главной частью люминесцентного устройства будет слой люминофора. КПД люминофоров— соотношение величины излучаемых квантов к величине, поглощённых по большей степени, зависит от качества сырья, используемого при производстве люминофора.
